DE4122607C2 - Fehlzündungsdiagnosevorrichtung für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Fehlzündungsdiagnosevorrichtung für eine Brennkraftmaschine, bei der ein Fehlzündungszustand für jeden Zylinder aus der Triebkraftänderungsrate jedes Zylinders bewertet wird.

Im allgemeinen ist es zur Erzeugung einer stabilen Abgabeleistung ideal, wenn die Verbrennung bei einer Mehr­ zylinder-Brennkraftmaschine in jedem Takt einen gleichen Ablauf hat. Bei einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine jedoch kann die Verbrennung sich leicht durch die nachfolgend angegebenen Umstände ändern:

• 1) Eine Ungleichmäßigkeit der Verteilungsrate der Ansaugluft, welche auf die komplizierte Formgebung einer Einlaßleitung, die wechselseitige Beeinflussung der Ansaugluft unter den Zylindern usw. zurückzuführen ist.
• 2) Gewisse Unterschiede bei den Verbrennungstemperaturen der einzelnen Zylinder, welche auf die Kühlwege zurückzuführen sind.
• 3) Herstellungsstreuungen bei den Volumina der Brennkammern der einzelnen Zylinder, der Kolbenformen, usw.
• 4) Geringfügige Unterschiede hinsichtlich der Luft/Brennstoffverhältnisse der einzelnen Zylinder, verursacht durch ungleiche Brennstoffeinspritzmengen, welche auf Herstellungstoleranzen bei den Einspritzeinrichtungen usw. zurückzuführen sind.

Bisher wurden die sogenannten Verbrennungsveränderungen auf ein möglichst kleines Maß durch die Luft/Brennstoff- Verhältnissteuerungen und die Zündzeitpunktsteuerungen der einzelnen Zylinder herabgesetzt. Bei einer kürzlich entwickelten Hochleistungs-Brennkraftmaschine, bei der versucht wird, eine höhere Abgabeleistung und einen geringeren Brennstoffverbrauch zu haben, tritt jedoch bei der Beeinträchtigung irgendeiner der Einspritzeinrichtungen, Zündkerzen usw. oder bei einem Ausfallen derselben, eine intermittierende Fehlzündung auf und hierdurch wird die Abgabeleistung herabgesetzt.

Selbst wenn die intermittierende Fehlzündung in einem Zylinder in der Mehrzylinder-Brennkraftmaschine aufgetreten ist, fährt ein Fahrer häufig sein Fahrzeug weiter, ohne daß er von der Fehlzündung Kenntnis nimmt. Darüber hinaus ist es schwierig, während der Fahrt zu diagnostizieren, ob die Ursache für die Fehlzündung lediglich eine temporäre Erscheinung oder eine Beeinträchtigung einer der Einspritzeinrichtungen, der Zündkerzen od. dgl. ist.

Daher wird gemäß der JP-A-Nr. 258 955/1986 beispielsweise ein Vergleich zwischen der Differenz des minimalen Wertes und des maximalen Wertes der Drehzahl einer Brennkraftmaschine unter Zuordnung zu einem Zylinder bei dem vorangehenden Verbrennungshub und der Differenz des Minimalwerts und des Maximalwerts der Brennkraftmaschinendrehzahl unter Zuordnung zum Zylinder beim vorangehenden Verbrennungshub gemacht. Der Verbrennungszustand des zugeordneten Zylinders wird in Abhängigkeit davon unterschieden, ob die Abweichung zwischen den Vergleichswerten innerhalb des Bereiches eines vorgegebenen Bezugswertes fällt oder nicht. Wenn eine abnormale Verbrennung in einer größeren Anzahl von Malen als eine vorbestimmte Anzahl von Malen aufgetreten ist, wird dies als eine Fehlzündung bewertet und es wird eine Warnung ausgegeben.

Bei der üblichen Technik erhält man die Verbrennungsveränderung jedes Zylinders aus den Differenzen zwischen den minimalen Drehzahlwerten und den maximalen Drehzahlwerten des Zylinders beim Verbrennungshub. Während der Verbrennung jedoch steigt die Brennkraftmaschinendrehzahl abrupt an, und die Brennkraftmaschine ist einer relativ starken Belastung ausgesetzt, so daß die Veränderung einer Beschleunigung zunimmt. Daher ist es schwierig, den maximalen Wert der Brennkraftmaschinendrehzahl zu spezifizieren und ein Fehler wird größer, der sich bei der Bewertung der Fehlzündung ergibt.

Ferner weichen die Verbrennungscharakteristika einer Brennkraftmaschine nicht nur unter den Zylindern ab, sondern es sind auch Abweichungen von der einen zur anderen Brennkraftmaschine aufgrund von Herstellungstoleranzen der Bauteile usw. vorhanden.

Wenn der Bezugswert für das Vergleichen der Umdrehungsschwankungen auf einen Absolutwert wie bei der üblichen Technik gesetzt wird, ändert sich dieser in Relation zu jeder Brennkraftmaschine infolge der Abweichung der Verbrennungscharakteristika unter den einzelnen Brennkraftmaschinen, und es wird schwierig, eine abnormale Verbrennung bei einigen Brennkraftmaschinen präzise zu erfassen.

Bei einer Brennkraftmaschine mit einer kleinen Anzahl von Zylindern sind die Verbrennungsintervalle zwischen den Zylindern vergleichsweise lang, und daher ist die Differenz der Umdrehungsschwankungen entsprechend groß. Selbst wenn daher der Bezugswert als ein Absolutwert vorgegeben wird, hat die Abweichung der Verbrennungscharakteristika der einzelnen Brennkraftmaschinen einen großen Einfluß auf die Fehlzündungsbewertung. Bei einer Brennkraftmaschine mit einer großen Anzahl von Zylindern hingegen sind die Verbrennungsintervalle kurz, und die Differenz der Umdrehungsschwankungen nimmt in entsprechendem Maße ab. Wenn daher der Bewertungswert (Bezugswert) als ein Absolutwert im vorhinein vorgegeben wird, beeinflußt die Abweichung der Verbrennungs­ charakteristika der einzelnen Brennkraftmaschinen die Präzision der Fehlzündungsbewertung bzw. Fehlzündungsdiagnose beträchtlich.

Insbesondere im Hochgeschwindigkeitsbereich wird die Abwei­ chungsdifferenz klein. Wenn daher der Bewertungswert sich von Brennkraftmaschine zu Brennkraftmaschine ändert, wird die genaue Fehlzündungsbeurteilung äußerst schwierig.

Die DE 39 32 072 A1 zeigt einen Kurbelwinkel-Detektor für eine Brennkraftmaschine, wobei mit Hilfe von Kurbelwinkel­ sensoren der Kurbelwinkel und die Motordrehzahl berechnet werden, um beim Starten des Motors ein festes Zündsignal zu erzeugen. Nachdem der Motor vollständig angesprungen ist, wird dieses Signal wieder ausgeblendet, um die Belastung der zur Signalberechnung notwendigen Software zu schonen.

Die US-A-4 532 592 zeigt ein Betriebsverhaltensanzeige- und -kontrollsystem für Motoren, bei welchem der Verbrennungszustand des Motors über die Messung der Kurbelwellenposition am oberen Totpunkt des Kolbens im Arbeitstakt beurteilt und das Meßergebnis mit einem Index-Wert für einen rauhen Lauf des Motors verglichen wird.

Die DE-40 09 285 A1 zeigt ein Verfahren zur zylinderselektiven Überwachung des Energieumsatzes bei einer Mehrzylinder­ brennkraftmaschine. Da bei Aussetzen der Verbrennung weniger Arbeit verrichtet wird, wird der Abfall des Quadrates der Momentan-Drehzahl im Verbrennungshub des Zylinders gemessen, wobei nur "Zündaussetzer" berücksichtigt werden.

Die Erfindung zielt darauf ab, unter Überwindung der zuvor geschilderten Schwierigkeiten eine Fehlzündungsdiagnose­ vorrichtung für eine Brennkraftmaschine bereitzustellen, bei der genau ein Fehlzündungszustand ohne eine Beeinflussung durch die Verbrennungsabweichungen unter den Zylindern festgestellt werden kann, diese genaue Feststellung aber auch bei Herstellungsabweichungen von Brennkraftmaschine zu Brennkraftmaschine zuverlässig möglich ist.

Nach der Erfindung wird hierzu eine Fehlzündungsdiagnose­ vorrichtung für eine Brennkraftmaschine bereitgestellt, welche beispielsweise in Fig. 1 gezeigt ist. Diese Fehl­ zündungsdiagnosevorrichtung weist eine Triebkraftänderungs­ raten-Ermittlungseinrichtung (M1) zum Vergleichen einer Triebkraft eines Bereiches, bei dem keine Arbeit bei der vorangehenden Verbrennung verrichtet wird, und einer Triebkraft eines Bereiches, bei dem bei der momentanen Verbrennung keine Arbeit verrichtet wird, um hierdurch eine Triebkraftänderungsrate eines Zylinders bei einem Verbrennungshub zwischen den Bereichen zu ermitteln; eine Triebkraftände­ rungsratenvergleichseinrichtung (M2) zum Auslesen eines gemittelten Triebkraftänderungsratenlernwertes entsprechend den Arbeitsbedingungen aus einer Triebkraftänderungsraten­ lernwerttabelle für die Mittelwerte MMP ΔN_l des zugeordneten Zylinders mit Verbrennungshub und zum Vergleichen der Triebkraftänderungsrate mit dem gemittelten Triebkraftände­ rungsratenlernwert; eine Fehlzündungsbeurteilungseinrichtung (M3) zum Vergleichen eines Vergleichsergebnisses der Vergleichseinrichtung (M2) mit einem Fehlzündungsbewertungswert unter Zuordnung zu den aus der Fehlzündungsbewertungswerttabelle MMPΔN_LEVEL des zugeordneten Zylinders mit Verbrennungshub ausgelesenen Betriebsbedingungen, um hierdurch einen Fehlzündungszustand bei jedem Zylinder zu bewerten; und eine gemittelte Triebkraftänderungsratenlernwert-Setzeinrichtung (M4) auf, mittels welcher ein gemittelter Triebkraftänderungsratenlernwert auf der Basis einer Trieb­ kraftänderungsrate des zugeordneten Zylinders im Verbrennungshub im Normalbetrieb und des erstgenannten, gemittelten Triebkraftänderungsratenlernwertes vorgibt und den erstgenannten, gemittelten Triebkraftänderungsratenlernwert aktualisiert, der im Betriebsbereich der gemittelten Trieb­ kraftänderungsratenlernwerttabelle des zugeordneten Zylinders mit Verbrennungshub gespeichert ist.

Genauer gesagt gibt die vorliegende Erfindung eine Fehlzün­ dungsdiagnosevorrichtung für eine Brennkraftmaschine (1) mit einer Kurbelwelle (1b) zur Leistungsabgabe und einer Nockenwelle (1c) zur Betätigung der Ventile, welche eine Kurbelscheibe (15), die mit der Kurbelwelle (1b) zur Angabe eines Kurbelwinkels verbunden ist, mit einem Kurbelwinkelsensor (16) zum Erfassen des Kurbelwinkels der Kurbelwelle (1b) und zum Erzeugen eines Kurbelwinkelsignals, eine Nockenscheibe (17), die mit der Nockenwelle (1c) zur Angabe einer Nockenposition verbunden ist, einen Nockenwinkelsensor (18) zum Erfassen der Nockenposition der Nockenwelle (1c) und zum Erzeugen eines Nockenwinkelsignales, und eine Steuereinrichtung (21) hat, die auf den Kurbelwinkel und den Nockenwinkel zur Steuerung des Zündzeitpunkts der Brennkraftmaschine (1) anspricht, wobei sich die Vorrichtung durch folgendes auszeichnet:

eine Mehrzahl einer geradzahligen Anzahl von Vorsprüngen oder Schlitzen (15a-15c), die auf einem Umfang der Kurbelscheibe (15) zur Angabe des Kurbelwinkels vorgesehen sind, wobei die Vorsprünge (15a-15c) diametral symmetrisch auf dem Umfang angeordnet sind, und jedes Paar von Vorsprüngen (15a-15c) um wenigstens drei unterschiedliche spezifische Winkel (Θ1, Θ2, Θ3) beabstandet ist;
eine Mehrzahl von Nockenvorsprüngen oder Schlitzen (17a-17c), die auf einem Umfang der Nockenscheibe (17) und den Winkelabständen um einen vorbestimmten Winkel auf dem Umfang zur Angabe der Nockenposition vorgesehen sind;
eine Triebkraftänderungsratenermittlungseinrichtung (M1) zum Vergleich einer Triebkraft eines Bereiches, bei dem während der vorangehenden Verbrennung keine Arbeit ver­ richtet wird und einer Triebkraft in einem Bereich, bei dem bei der momentanen Verbrennung keine Arbeit verrichtet wird, um eine Triebkraftänderungsrate eines Zylinders in einem Verbrennungshub zwischen den Bereichen zu ermitteln;
eine Triebkraftänderungsratenvergleichseinrichtung (M2) zum Auslesen eines gemittelten Triebkraftänderungs­ ratenlernwertes unter Zuordnung zu den Betriebsbedingungen aus einer Wertetabelle (MMP ΔN_l) für einen gemittelten, Triebkraftänderungsratenlernwert des zugeordneten Zylinders im Verbrennungshub und zum Vergleichen der Triebkraftänderungsrate mit dem gemittelten Triebkraftänderungsratenlernwert;
eine Unterscheidungseinrichtung (S101), welche auf das Kurbelwinkelsignal und das Nockenwinkelsignal zur Unter­ scheidung einer Zylindernummer eines Verbrennungshubes und zum Erzeugen eines Zylindernummersignals (#i) anspricht;
eine Fehlzündungsbeurteilungseinrichtung (M3) zum Vergleichen des Vergleichsergebnisses der Vergleichs­ einrichtung (M2) mit einem Fehlzündungsbewertungswert, welcher den Betriebsbedingungen entspricht, die aus einer Fehlzündungsbewertungswertetabelle (MMP ΔN_LEVEL) des zu­ geordneten Zylinders im Verbrennungshub entspricht, um hierdurch einen Fehlzündungszustand bei jedem Zylinder zu erkennen und ein Fehlzündungssignal zu erzeugen;
eine Vorgabeeinrichtung (M4) zum Setzen eines neuen gemit­ telten Triebkraftänderungsratenlernwerts auf der Basis der Triebkraftänderungsrate des zugeordneten Zylinders im Verbrennungshub bei normalem Arbeitstakt und des erst­ genannten alten, gemittelten Triebkraftänderungsratenlernwertes, um den erstgenannten alten, gemittelten Triebkraft­ änderungsratenlernwert zu aktualisieren, der im Betriebs­ bereich der Wertetabelle für den gemittelten Triebkraft­ änderungsratenlernwert des zugeordneten Zylinders im Ver­ brennungshub gespeichert ist, und
eine Warneinrichtung (25, 29, 30, 31), welche auf das Fehlzündungssignal zur Speicherung einer Anzahl von Fehlzündungen unter Zuordnung zu der Zylindernummer anspricht und eine Fehlfunktion der Brennkraftmaschine (1) anzeigt.

Bei dieser Auslegungsform wird die Triebkraft im Bereich, bei dem während der vorangehenden Verbrennung keine Arbeit verrichtet wurde, mit der Triebkraft in dem Bereich verglichen, in dem keine Arbeit bei der momentanen Verbrennung verrichtet wird, so daß hierdurch die Triebkraftänderungsrate des Zylinders bei einem Verbrennungshub zwischen den Bereichen ermittelt wird. Die ermittelte Triebkraftände­ rungsrate wird mit dem gemittelten Triebkraftänderungs­ ratenlernwert unter Zuordnung zu den Betriebsbedingungen verglichen, wenn diese aus der Wertetabelle MMPΔN_l für den gemittelten Triebkraftänderungsratenlernwert des zugeordneten Zylinders mit Verbrennung ausgelesen wird.

Folglich wird das Vergleichsergebnis mit dem Fehlzündungs­ beurteilungswert unter Zuordnung zu den Betriebsbedingungen verglichen, wenn diese aus der Fehlzündungsbewertungswerttabelle MMP ΔN_LEVEL des zugeordneten Zylinders mit Verbrennungshub ausgelesen wird, wodurch der Fehlzündungszustand bei jedem Zylinder beurteilt wird.

Ferner wird der gemittelte Triebkraftänderungsratenlernwert auf der Basis der Triebkraftänderungsrate des zugeordneten Zylinders mit Verbrennungshub beim Normalbetrieb und auf der Basis des erstgenannten, gemittelten Triebkraft­ änderungsratenlernwertes vorgegeben, und dieser wird zur Aktualisierung des erstgenannten, gemittelten Triebkraft­ änderungslernwertes genutzt, der im Betriebsbereich der Werte­ tabelle für den gemittelten Triebkraftänderungsratenlernwert des zugeordneten Zylinders mit Verbrennungshub gespeichert ist.

Folglich wird das Vergleichsergebnis zwischen der Triebkraft­ änderungsrate des Zylinders mit Verbrennungshub zwischen den Bereichen, in denen keine Verbrennungsarbeit verrichtet wird, und dem gemittelten Triebkraftänderungsratenlernwert, der im jeweiligen Arbeitsbereich des zugeordneten Zylinders erlernt wird, mit dem Fehlzündungsbeurteilungswert unter Zuordnung zum Betriebsbereich verglichen, wodurch der Fehlzündungszustand bei jedem Zylinder bewertet und beurteilt wird. Daher läßt sich der Fehlzündungszustand genau ohne eine Beeinflussung durch die Verbrennungsabweichungen unter den Zylindern oder durch die Herstellungstoleranzen bei den Brenn­ kraftmaschinen feststellen.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Darin zeigt

Fig. 1 ein Diagramm zur Verdeutlichung des Grundkonzepts nach der Erfindung,

Fig. 2 bis 9 eine erste bevorzugte Ausführungsform nach der Erfindung, wobei Fig. 2 ein schematisches Diagramm eines Brennkraftmaschinensteuersystems ist, Fig. 3 eine Vorderansicht eines Kurbelrotors und eines Kurbelwinkelsensors ist, Fig. 4 eine Vorderansicht eines Nockenrotors und eines Nockenwinkelsensors ist, Fig. 5 ein Zeitdiagramm für die Druckschwankungen in den Zylindern, die Kurbelimpulse, die Nockenimpulse und die Brennkraftmaschinendrehzahl ist, Fig. 6 ein schematisches Beispiel einer Fehlzündungsbeurteilungswertetabelle ist, Fig. 7 ein Zeitdiagramm eines Vergleichsergebnisses (der Differenz zwischen einem differenzierten Drehzahlwert und einem differenzierten Drehzahllernwert) und einem Fehlzündungsbeurteilungswert ist, Fig. 8 eine schematische Auslegung einer Wertetabelle für einen gemittelten, Triebkraftänderungsratenlernwert ist, und Fig. 9 ein Flußdiagramm zur Verdeutlichung der Fehlzündungsbeurteilungsschritte ist, und

Fig. 10 ein Flußdiagramm zur Verdeutlichung der Fehl­ zündungsbeurteilungsschritte gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung.

Nachstehend werden bevorzugte Ausführungsformen nach der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.

Die Fig. 2 bis 9 zeigen eine erste bevorzugte Ausführungsform nach der Erfindung, wobei Fig. 2 ein schematisches Diagramm eines Brennkraftmaschinensteuersystems ist, Fig. 3 eine Vorderansicht eines Kurbelrotors und eines Kurbelsensors ist, Fig. 4 eine Vorderansicht eines Nockenrotors und eines Nockenwinkelsensors ist, Fig. 5 ein Zeitdiagramm über die Druckschwankungen in den Zylindern, die Kurbelimpulse, die Nockenimpulse und die Brennkraftmaschinendrehzahl ist, Fig. 6 eine schematische Ansicht einer Fehlzündungsbeurtei­ lungswertetabelle ist, Fig. 7 ein Zeitdiagramm eines Vergleichs­ wertes (der Differenz zwischen der differenzierten Drehzahl und eines gemittelten, differenzierten Drehzahllernwertes) und eines Fehlzündungsbeurteilungswertes ist, Fig. 8 eine schematische Ansicht zur Verdeutlichung einer Wertetabelle für einen gemittelten Triebkraftänderungsratenlernwert ist, und Fig. 9 ein Flußdiagramm zur Verdeutlichung der Fehlzündungsbeurteilungsschritte bzw. der Fehlzündungsdiagnose­ schritte ist.

Konstruktion

Mit 1 ist in Fig. 2 eine Brennkraftmaschine bezeichnet, welche nach der Figur vier Zylinder hat, welche horizontal einander gegenüberliegend angeordnet sind.

Eine Einlaßleitung 4 steht mit der Einlaßöffnung 2a der Brennkraftmaschine 1 über eine Einlaßhauptleitung 3 in Verbindung, und ein Ansaugluftmengensensor 6 ist in dem Teil der Ansaugleitung 9 unmittelbar stromab von einem Luftfilter 5 angeordnet. Ferner ist ein Drosselventil bzw. eine Drosselklappe 7 etwa in der Mitte der Ansaugleitung 4 angeordnet. Ferner sind (Mehrpunkt) Einspritzeinrichtungen 9 stromab von der Einlaßhauptleitung 3 angeordnet, welche auf die Einlaßöffnung 2a gerichtet sind.

Zusätzlich ist ein Kurbelrotor 15 fest an der Kurbelwelle 1b der Brennkraftmaschine 1 angebracht, und ferner ist ein Kurbelwinkelsensor 16 dem Außenumfang des Kurbelrotors 15 gegenüberliegend angebracht, welcher eine elektromagnetische Abgreifeinrichtung od. dgl. zum Erfassen der Vorsprünge (oder Schlitze) unter Zuordnung zu den vorbestimmten Kurbelwinkeln umfaßt. Ferner ist ein Nockenrotor 17 mit einer Nockenwelle 1c verbunden, die mit einer halben Ge­ schwindigkeit in Relation zur Kurbelwelle 1b umläuft, und ein Kurbelwinkelsensor 18 ist im Außenumfang des Nockenrotors 17 gegenüberliegend angeordnet.

Wie in Fig. 3 gezeigt ist, ist der Außenumfang des Kurbelrotors 15 mit Vorsprüngen (oder Schlitzen) 15a, 15b und 15c versehen. Die zugeordneten Vorsprünge 15a, 15b und 15c sind an Positionen Θ1, Θ2 und Θ3 vor dem oberen Totpunkt (BTDC) des Kompressionshubes in jedem Zylinder angeordnet, und eine Brennkraftmaschinendrehzahl N wird aus einer Zeitperiode ermittelt, die zwischen dem Vorbeigang der Vorsprünge 15b und 15c verstreicht.

Ferner ist im allgemeinen der Kurbelwinkel, bei dem der maximale Verbrennungsdruck bei einer Steuerung für das günstigste Drehmoment (MBT) im wesentlichen beim gesamten Betriebsbereich konstant ist, und der Verbrennungsdruck steigt nicht etwa 10° vor dem Kurbelwinkel des oberen Totpunktes (BTDC) abrupt an.

Wie ferner in Fig. 5 gezeigt ist, wird bei der bevorzugten Ausführungsform die Ventilöffnungszeit des Auslaßventils jedes Zylinders etwas im Sinne der Winkelnacheilung bezüglich des Zündbezugskurbelwinkels BTDC Θ2 des nächsten Verbrennungszylinders vorgegeben. Da jedoch der Verbrennungsdruck üblicherweise unmittelbar nach dem Öffnen des Auslaßventiles abrupt abfällt, hat dieser nahezu keinen Einfluß auf den Kurbelwinkel BTDC Θ3.

Wenn daher der Kurbelwinkel Θ3 des Vorsprunges 15c in Richtung einer Voreilungswinkelseite bezüglich BTDC CA von 10° vorgegeben wird, wird der Teil zwischen den Kurbelwinkeln BTDC Θ2 und Θ3 der zugeordneten Vorsprünge 15b und 15c kaum durch die Verbrennung zwischen den Zylindern beeinflußt. Dies bedeutet, daß basierend auf der Verbrennung zwischen dem Zylinder mit einem Verbrennungshub und dem Zylinder beim nächsten Verbrennungshub in diesem Bereich bzw. Teil keine Arbeit verrichtet wird.

Wie ebenfalls in Fig. 4 gezeigt ist, ist der Außenumfang des Nockenrotors 17 mit Vorsprüngen (oder Schlitzen) 17a, 17b und 17c zur Unterscheidung der Zylinder versehen. Die Vorsprünge 17a sind jeweils an Positionen Θ4 nach den oberen Totpunkten (ATDC) der Kompression der Zylinder #3 und #4 angeordnet. Ferner ist die Vorsprungsgruppe 17b in Form von drei Vorsprüngen ausgelegt, von denen der erste an der Position Θ5 nach dem oberen Totpunkt (ATDC) der Kompression des Zylinders #1 vorgesehen ist. Ferner ist die Vorsprungsgruppe 17c so ausgestaltet, daß sie zwei Vorsprünge umfaßt, wobei der erste an der Position Θ nach dem oberen Totpunkt (ATDC) der Kompression des Zylinders #2 vorgesehen ist. Nebenbei bemerkt wird bei der dargestellten bevorzugten Ausführungsform folgendes eingehalten:

Θ1 = 97° CA, Θ2 = 65° CA, Θ3 = 10° CA, Θ4 = 20° CA,
Θ5 = 5° CA, Θ6 = 20° CA und Θ(2-3) = 55° CA.

Aufgrund dieser Anordnung nach Fig. 5 läßt sich dann, wenn der Nockenwinkelsensor 18 Nockenimpulse am Winkel #5 (Vorsprünge 17b) beispielsweise detektiert hat, eine Unterscheidung dahingehend treffen, daß ein Kurbelimpuls, der anschließend mit Hilfe des Kurbelwinkelsensors 16 detektiert wird, ein Signal ist, welches den Kurbelwinkel des Zylinders #3 angibt.

Wenn ein Nockenimpuls am Winkel Θ4 (Vorsprung 17a) nach den Nockenimpulsen des Winkels Θ5 detektiert wird, läßt sich eine Unterscheidung dahingehend vornehmen, daß der anschließende, mittels des Kurbelwinkelsensors 16 zu detektierende Kurbelimpuls den Kurbelwinkel des Zylinders #2 angibt. In ähnlicher Weise läßt sich eine Unterscheidung dahingehend treffen, daß ein Kurbelimpuls nach der Detektion der Nockenimpulse am Winkel Θ6 (Vorsprünge 17c) den Kurbelwinkel des Zylinders #4 angibt. Ferner kann bei dem Detektieren eines Nockenimpulses beim Winkel Θ4 (Vorsprung 17a) nach den Nockenimpulsen des Winkels Θ6 eine Unterscheidung dahingehend getroffen werden, daß ein anschließend zu detektierender Kurbelimpuls den Kurbelwinkel des Zylinders #1 angibt.

Ferner kann eine Unterscheidung dahingehend getroffen werden, daß der Kurbelimpuls, der mit Hilfe des Kurbelwinkelsensors 16 nach der Detektion des Nockenimpulses bzw. der Nockenimpulse durch den Nockenwinkelsensor 18 den Bezugs­ kurbelwinkel (Θ1) des zugeordneten Zylinders angibt.

Schaltungsauslegung der elektronischen Steuereinheit

Mit 21 ist eine elektronische Steuereinheit bezeichnet, welche einen Kleinrechner usw. aufweist. Eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) 22, ein Festspeicher (ROM) 23, ein Arbeitsspeicher (RAM) 24, ein Sicherungsarbeitsspeicher (RAM) (nichtlöschbarer Speicher) 25 und eine I/O-Schnittstelle 26, welche die elektronische Steuereinheit 21 bilden, sind über Busleitungen 27 untereinander verbunden. Die Sensoren 6, 16 und 18 sind mit den Eingangsanschlüssen der I/O-Schnittstelle 26 verbunden, während die Einspritzeinrichtungen 9 und die Warneinrichtung, wie eine Anzeigeleuchte 29, die in einem Armaturenbrett o. dgl. (nicht gezeigt) angeordnet ist, sind mit den Ausgangsanschlüssen der I/O-Schnittstelle 26 über eine Treiberschaltung 28 verbunden.

Ein Steuerprogramm (feste Daten usw.) sind im ROM 23 ge­ speichert. Die festen Daten umfassen eine Fehlzündungsbe­ urteilungswerttabelle MPΔN_LEVEL, die nachstehend noch näher beschrieben wird.

Ferner sind die Daten der Ausgangssignale der Sensoren, die mittels CPU 22 verarbeitet und die arithmetisch dort verarbeiteten Daten in RAM 24 gespeichert. Störungsdaten­ einzelheiten, wie Fehlzündungsbeurteilungsdaten jedes Zylinders und eine Wertetabelle PMΔN_l für einen gemittelten, differenzierten Drehzahllernwert dient als eine Wertetabelle für einen gemittelten Triebkraftänderungsratenlernwert, welche nachstehend noch näher beschrieben wird, und welche im Sicherungsspeicher RAM 25 gespeichert ist.

Zusätzlich ist ein Störungsdiagnoseanschluß 30 mit dem Aus­ gangsanschluß der I/O-Schnittstelle 26 verbunden. Die Störungsdaten, die in dem Sicherungsspeicher RAM 25 gespeichert sind, können durch Anschließen eines Störungsdiagnosemonitors 31 mit serieller Zuschaltung zu dem Störungsdiagnoseanschluß 30 ausgelesen werden.

In Wirklichkeit umfaßt die Fehlzündungsdiagnosefunktion der elektronischen Steuereinheit 21 eine Triebkraftände­ rungsratenermittlungseinrichtung zum Vergleichen einer Triebkraft in einem Teil, bei dem keine Arbeit bei der vorangehenden Verbrennung verrichtet wird, und einer Triebkraft in einem Teil, bei der keine Arbeit bei der momentanen Verbrennung verrichtet wird, wodurch eine Triebkraftänderungsrate eines Zylinders bei einem Verbrennungshub zwischen diesen Bereichen ermittelt wird; eine Triebkraftänderungsraten­ vergleichseinrichtung zum Auslesen eines gemittelten Trieb­ kraftänderungsratenlernwertes unter Zuordnung zu den Betriebsbedingungen aus einer Wertetabelle für einen gemittelten Triebkraftänderungsratenlernwert des zugeordneten Zylinders mit Verbrennungshub und zum Vergleichen der Trieb­ kraftänderungsrate mit einem gemittelten Triebkraftände­ rungsratenlernwert; eine Fehlzündungsbeurteilungseinrichtung zum Vergleichen eines Vergleichsergebnisses der Vergleichseinrichtung mit einem Fehlzündungsbeurteilungswert unter Zuordnung zu den Betriebsbedingungen, die aus einer Fehlzündungsbeurteilungswertetabelle des zugeordneten Zylinders mit Verbrennung ausgelesen werden, wodurch ein Fehlzündungszustand für jeden Zylinder beurteilt und bewertet wird; und eine Vorgabeeinrichtung für einen gemittelten Triebkraftänderungsratenlernwert zur Vorgabe eines gemittelten Triebkraftänderungsratenlernwertes auf der Basis einer Triebkraftänderungsrate des zugeordneten Zylinders mit Verbrennungshub beim Normalbetrieb und dem erstgenannten, gemittelten Triebkraftänderungsratenlernwert, wobei diese Einrichtung den erstgenannten, gemittelten Triebkraftänderungsratenlernwert aktualisiert, der in dem Betriebsbereich der Wertetabelle für den gemittelten Trieb­ kraftänderungsratenlernwert des zugeordneten Zylinders mit Verbrennungshub gespeichert ist.

Arbeitsweise

Nachstehend werden die Schritte zur Fehlzündungsdiagnose bei der elektronischen Steuereinheit 21 in Verbindung mit dem Flußdiagramm nach Fig. 9 näher erläutert.

In einem Schritt (dieser wird nachstehend abgekürzt mit "S") S101 wird eine Unterscheidung der Zylinder #i (i= 1, 3, 2, 4) mit einem Verbrennungshub auf der Basis des Kurbelimpulses und des Nockenimpulses oder der Nockenimpulse vorgenommen, die jeweils von dem Kurbelwinkelsensor 16 und dem Nockenwinkelsensor 18 abgegeben werden. In einem Schritt S102 wird die ermittelte Taktzahl Ci1 des zugeordneten Zylinders #i mit Verbrennungshub aufwärtsgezählt (Ci1 ← Ci1+1).

Anschließend werden in einem Schritt S103 die Kurbelimpulse für die Detektion der Winkel BTDC Θ2 und Θ3 abgegeben von dem Kurbelwinkelsensor 16 auf der Basis der Unterbrechung der Nockenimpulse unterschieden, und in einem Schritt S104 wird eine Periode f2,3 auf dem verstrichenen Zeitintervall zwischen den Kurbelimpulsen zur Detektion der Winkel BTDC Θ2 und Θ3 und der Winkeldifferenz (Θ2-Θ3) zwischen den Winkeln Θ2 und Θ3 (f2,3 ← dt2,3/d(Θ2-Θ3)) ermittelt.

Anschließend wird in einem Schritt S105 der momentane Brennkraftmaschinendrehzahlwert N_NEW aus der Periode f2,3 (N_NEW ← 60/(2π·f2,3)) ermittelt, und in einem Schritt S106 wird der differenzierte Drehzahlwert bzw. der Drehzahl­ differenzwert Ni (i=1, 3, 2, 4) des Abschnitts (Θ2-Θ3), bei dem keine Arbeit durch die Verbrennung des Zylinders #i beim Verbrennungshub verrichtet wird, aus der Differenz zwischen der Brennkraftmaschinendrehzahl N_NEW, die momentan ermittelt wurde und der Brennkraftmaschinendrehzahl N_OLD des Zylinders #i-1 ermittelt, der beim vorangehenden Programmdurchlauf ermittelt wurde (ΔNi ← N_NEW-N_OLD).

Wie in Fig. 5 gezeigt ist, wird bei einer Viertakt-Vierzy­ linder-Brennkraftmaschine die Ermittlung der Brennkraftmaschinendrehzahl N_NEW in dem Teil, in dem keine Arbeit durch die Verbrennung verrichtet wird, pro jeweils 180° CA durchgeführt. Wenn man daher den Zylinder #1 beispielsweise nimmt, kann man die differenzierte Drehzahl ΔN1 des Zylinders #1 durch die Subtraktion der Brennkraftmaschinendrehzahl N_OLD ermittelt beim letzten Mal von der Brennkraft­ maschinendrehzahl N_NEW ermittelt zum momentanen Zeitpunkt erhalten. Wenn man andererseits den Zylinder #3 nimmt, ist die Brennkraftmaschinendrehzahl N_NEW des Zylinders #1 als Wert N_OLD gesetzt, und man kann dann die differenzierte Drehzahl ΔN3 von der anschließenden Brennkraftmaschinendrehzahl N_NEW des Zylinders #3 erhalten.

Wenn man N4.1, N1.3, N3.2 und N2.4 als die Brennkraftmaschinendrehzahlwerte annimmt, die jeweils bei den Zylindern gemeinsam sind, so erhält man die differenzierten Drehzahlwerte der einzelnen Zylinder auf folgende Weise:

ΔNi = N_NEW-N_OLD
ΔN1 = N1.3-N4.1
ΔN3 = N3.2-N1.3
ΔN2 = N2.4-N3.2
ΔN4 = N4.1-N2.4

Zwischenzeitlich hat sich experimentell bestätigt, daß die differenzierten Drehzahlwerte ΔNi in einem engen Zusammenhang zu den dargestellten, effektiven Mitteldruckwerten Pi insbesondere zu den Verbrennungsbedingungen der Zylinder stehen. Ob der Verbrennungszustand des jeweiligen Zylinders #i (dargestellter effektiver Mitteldruck) gut oder schlecht ist, läßt sich daher durch die Ermittlung der Drehzahl der Differnz ΔNi erkennen.

Die Zusammenhänge zwischen der Drehzahldifferenz ΔNi und dem dargestellten, effektiven Mitteldruck werden nachstehend näher erläutert.

Zuerst wird der Zustand, bei dem die Brennkraftmaschine eine Umlaufbewegung ausführt, durch die folgende Gleichung ausgedrückt:

I: Trägheitsmoment,
N: Brennkraftmaschinendrehzahl,
Ti: Nenndrehmoment,
Tf: Reibungsmoment.

Die Gleichung (1) läßt sich auf die folgende Weise vereinfachen:

Ferner läßt sich diese Gleichung in Druckgrößen wie folgt angeben:

Pi: Dargestellter, effektiver Mitteldruck,
Pf: Durch Reibungsverlust bewirkter Druck.

Experimentell ergibt sich bei einer Viertakt-Vierzylinder- Brennkraftmaschine für die Kurbelwinkelbreiten Θ2.3 zum Detektieren der Drehzahl, welche vor und nach dem Verbrennungshub eingestellt werden, der Wert dN/dt nach der Gleichung (3) auf der Basis der Drehzahldifferenz ΔNi und einer Zeitänderung ΔT (eine Zeitperiode äquivalent einer Drehung von 180° CA), die zwischenzeitlich verstrichen ist. Daher ergibt sich ein sehr enger Zusammenhang hierbei.

Wenn man den Fall betrachtet, bei dem die Schwankungsänderungs ΔT (180° CA) eine vernachlässigbare Größe ist und der durch den Reibungsverlust bedingte Druck Pf ebenfalls konstant ist, ergibt sich aus der Gleichung (3) folgendes:

ΔN = K×Pi+PF (4)

K, PF: Konstanten.

Somit lassen sich die dargestellten effektiven Mitteldrücke Pi insbesondere im Hinblick auf die Verbrennungsbedingungen in einem engen Zusammenhang zu den einzelnen Zylindern durch die Ermittlung der Drehzahldifferenzwerte ΔNi der entsprechenden Zylinder sehen.

Wenn dann die Drehzahldifferenzwerte ΔNi der zugeordneten Zylinder #i einzeln "0" angenähert werden, lassen sich die Verbrennungsbedingungen aller Zylinder gleichmäßig machen.

Wenn andererseits in der Gleichung (3) der reibungsbedingte wirksame Mitteldruck Pf als konstant angesehen wird und mit einer Konstanten C bezeichnet wird und eine Proportionalitätskonstante mit K bezeichnet wird, so erhält man die folgende Gleichung:

Folglich läßt sich der dargestellte effektive Mitteldruck Pi dadurch ermitteln, daß man die Konstanten K und C im voraus ermittelt.

Gemäß der Gleichung (5) wird der Drehzahldifferenzwert ΔNi bezüglich der Zeit differenziert, wodurch der dargestellte, effektive Mitteldruck Pi genauer aus der differenzierten Drehzahl bzw. der Drehzahldifferenz ΔN abgeleitet werden kann.

Der Brennkraftmaschinendrehzahlwert N_NEW, der im Teil (Θ2-Θ3) ermittelt wird, in dem keine Arbeit basierend auf der Verbrennung verrichtet wird, enthält keinen Schwankungsfaktor der Drehzahl, der auf den Verbrennungsdruck zurückzuführen ist, und daher erhält man einen vergleichsweise stabilen Wert. Darüber hinaus werden die beiden Brenn­ kraftmaschinendrehzahlwerte N_NEW und N_OLD, welche miteinander zu vergleichen sind, unter denselben Bedingungen erfaßt, so daß die Wechselbeziehung zwischen der differenzierten Drehzahl ΔNi und dem Verbrennungszustand des zugeordneten Zylinders #i mit Verbrennungshub verdeutlicht wird. Somit läßt sich der Verbrennungszustand mit hoher Präzision ermitteln.

Anschließend werden in einem Schritt S107 Brennkraftmaschi­ nenbelastungsdaten (= Grundbrennstoffeinspritzimpulsbreite) Tp auf der Basis der Brennkraftmaschinendrehzahl N_NEW und einer Ansaugluftmenge Q ermittelt, die man zu dem momentanen Zeitpunkt erhält (Tp ← K×Q/N_NEW, K: konstant).

Anschließend wird in einem Schritt S108 ein gemittelter, differenzierter Drehzahllernwert ΔN_l unter Berücksichtigung einer Tabelle MPΔN_l für einen gemittelten, differenzierten Drehzahllernwert unter Verwendung der Brennkraftmaschinen­ belastungsdaten Tp und der momentanen Brennkraftmaschinendrehzahl N_NEW als Parameter vorgegeben.

Wie in Fig. 8 gezeigt ist, ist die Wertetabelle MPΔN_l für den gemittelten, differenzierten Drehzahllernwert eine dreidimensionale Tabelle, deren Parameter die Brennkraftmaschinendrehzahl N_NEW und die Brennkraftmaschinenbelastungsdaten Tp sind, und derartige Lernwerttabellen sind entsprechend der Anzahl der Zylinder vorgesehen. Jeder Schnittbereich der Tabelle speichert einen gemittelten, differenzierten Drehzahllernwert ΔN_l für jeden Zylinder, der in einem Schritt S112 gesetzt wird, wie dies nachstehend noch näher beschrieben wird.

Dann wird in einem Schritt S109 ein Fehlzündungsbeurteilungswert ΔN_LEVEL unter Berücksichtigung einer Fehlzündungsbeur­ teilungswerttabelle MPΔN_LEVEL unter Verwendung der Brenn­ kraftmaschinenbelastungsdaten Tp und der Brennkraftmaschinen­ drehzahl N_NEW als Parameter gesetzt.

Wie in Fig. 6 gezeigt ist, ist die Fehlzündungsbeurteilungswertetabelle MPΔN_LEVEL eine dreidimensiionale Tabelle, deren Parameter der Brennkraftmaschinendrehzahl N_NEW und die Brennkraftmaschinenbelastungsdaten Tp sind, wobei der Fehlzündungsbeurteilungswert ΔN_LEVEL beispielsweise experimentell im voraus ermittelt und in jedem Schnittbereich bzw. Maschenbereich gespeichert wird.

Wie sich Fig. 7 entnehmen läßt, hat die differenzierte Drehzahl ΔNi, oder in anderen Worten die noch zu beschreibende Differenz zwischen der differenzierten Drehzahl ΔNi und dem gemittelten, differenzierten Drehzahllernwert ΔN_l einen vergleichsweise großen Wert in einem Übergangszustand, aber die Schwankungsbreite hiervon ist unterschiedlich in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine. Daher werden die Schwankungsbreiten der einzelnen Betriebsbedingungen beispielsweise experimentell im voraus ermittelt, und die Fehlzündungsbeurteilungswerte ΔN_LEVEL entsprechend den Fluktuationsbreiten werden vorgegeben und als Tabelle abgelegt, wodurch man eine hohe Genauigkeit bei der Fehlzündungsbeurteilung erreichen kann.

Anschließend wird in einem Schritt S110 die Differenz (der erhaltene Vergleichswert) zwischen der differenzierten Drehzahl ΔNi und dem gemittelten differenzierten Drehzahllernwert ΔN_l mit dem Fehlzündungsbeurteilungswert ΔN_LEVEL verglichen. Wenn die Differenz zwischen der Drehzahldifferenz ΔNi und dem gemittelten Drehzahldiffernzlernwert ΔN_l des zugeordneten Zylinders #1 mit Verbrennungshub sich mit kleiner als im Fehlzündungsbeurteilungswert ΔN_LEVEL (ΔNi- ΔN_l < N_LEVEL) ergibt, wie dies beispielsweise in Fig. 7 gezeigt ist, wird eine Fehlzündung als Entscheidungsergebnis erkannt, und der programmatische Steuerungsablauf wird mit einem Schritt S111 fortgesetzt. Wenn andererseits ΔNi-ΔN_l ≧ N_LEVEL ist, wird eine normale Verbrennung erkannt, und der programmatische Steuerungsablauf wird mit dem Schritt S112 fortgesetzt.

Im Schritt S112 wird der gemittelte, differenzierte Drehzahllernwert ΔN_l des zugeordneten Zylinders #i unter den momentanen Betriebsbedingungen auf der Basis des vorstehend angegebenen, gemittelten, differenzierten Drehzahllernwertes ΔN_l und des differenzierten Drehzahlwertes ΔNi aufgesucht und aufgefunden, und zwar nach Maßgabe des gewichteten Mittels gemäß der folgenden Gleichung:

ΔN_l ← {(2^r-1) × ΔN_l+ΔNi}/2^r

r: Wichtungskoeffizient (Wichtung des gewichteten Mittelwertes)

Zusätzlich werden die Daten, die entsprechend den Adressen der Tabelle MPΔN_l für den gemittelten, differenzierten Dreh­ zahllernwert des zugeordneten Zylinders #i gespeichert sind, mit dem gemittelten, differenzierten Drehzahllernwert ΔN_l, den man nun als neu erhalten hat, aktualisiert, und anschließend wird der Steuerungsablauf mit einem Schritt S113 fortgesetzt. In Wirklichkeit ist der Anfangssetzwert des jeweiligen, gemittelten, differenzierten Drehzahllernwertes ΔN_l, der in der Wertetabelle MPΔN_l für den gemittelten, differenzierten Drehzahllernwert gespeichert ist "0". Der Grund hierfür liegt darin, daß der ideale, differenzierte Drehzahlwert ΔNi "0" ist (gleichmäßige Verbrennung in allen Zylindern), und daß bei normaler Verbrennung der gemittelte, differenzierte Drehzahllernwert ΔN_l, den man nach Maßgabe des gewichteten Mittels erhält, ebenfalls als Ergebnis mit "0" annähernd anzunehmen ist.

Die gemittelten, differenzierten Drehzahllernwerte ΔN_l beim normalen Arbeiten und unter verschiedenen Betriebsbedingungen werden bezüglich den Zylindern erlernt, wodurch sich die Verbrennungscharakteristika der einzelnen Zylinder erfassen läßt. Abgesehen von der Fehlzündungsbeurteilung, die im Schritt S110 erfolgt, kann der Drehzahldifferenzwert ΔNi relativ mit dem Fehlzündungsbeurteilungswert ΔN_LEVEL nach der Eichung der Schwankungsfaktoren der Charakteristika des zugeordneten Zylinders unter Verwendung der Drehzahldifferenz ΔNi (ΔNi-ΔN_l) verglichen werden.

Somit läßt sich die Genauigkeit der Beurteilung und Bewertungen verbessern. Selbst wenn beispielsweise ein hoher Drehzahlbereich vergleichsweise kleine Differenzen bei den Drehzahlschwankungen hat oder eine Mehrzylinderbrennkraftmaschine sechs oder mehr Zylinder hat, lassen sich die einzelnen Fehlzündungszustände genau bewerten, ohne daß sie durch Abweichungen der Charakteristika bei den einzelnen Brennkraftmaschinen beeinflußt werden.

Wenn andererseits im Schritt S110 eine Fehlzündung erkannt wurde, schließt sich hieran der Schritt S111 an. Hierbei wird die Fehlzündungszahl Ci2 jedes Zylinders unter Zuordnung zu dem entsprechenden Zylinder #i mit Verbrennungshub aufwärts gezählt (Ci2 ← Ci2+1), und anschließend wird der Steuerungsablauf mit dem Schritt S113 fortgesetzt.

Im Schritt S113 wird ein Vergleich zwischen der ermittelten Taktzahl Ci1 des zugeordneten Zylinders #i mit Verbrennungshub und einer vorgegebenen Tastzykluszahl Ci1_SET (beispielsweise für 100 Takte) verglichen. Wenn Ci1 < Ci1_SET) ist, so daß die ermittelte Zykluszahl Ci1 nicht die Tastzykluszahl Ci1_SET erreicht, springt der Steuerungsablauf zu einem Schritt S121. Wenn andererseits (Ci11 ≧ Ci1_SET) ist, wobei die ermittelte Zykluszahl Ci1 die Tastzykluszahl Ci1_SET erreicht, wird der Steuerungsablauf mit einem Schritt S114 fortgesetzt, in dem die ermittelte Zykluszahl Ci1 gelöscht wird (Ci1←0).

Anschließend wird in einem Schritt S115 die gemittelte Fehlzündungszahl jedes Zylinders unter Zuordnung zu dem entsprechenden Zylinder #1 mit Verbrennungshub, wobei diese Ziffer oder Zahl unter der vorbestimmten Adresse im RAM 24 gespeichert und in der letzten Tastperiode ermittelt wurde, ausgelesen, und die gemittelte Fehlzündungszahl jedes Zylinders zum gegenwärtigen Zeitpunkt wird aus dem gewichteten Mittel der Wichtungskoeffizienten r auf der Basis der gemittelten Fehlzündungszahl jedes Zylinders und der Fehlzündungszahl Ci2 jedes Zylinders aufsummiert in der Tastzykluszahl Ci1_SET zum gegenwärtigen Zeitpunkt

( ← ((2^r-1) × + Ci2)/2^r)

ermittelt.

Da die gemittelte Fehlzündungszahl jedes Zylinders nach Maßgabe des gewichteten Mittels ermittelt wird, kann man den Fehlzündungsbeurteilungsfehler des zugeordneten Zylinders #i mit Verbrennungshub und eine zeitweilige Fehlzündungsfehlbeurteilung korrigieren, welche auf eine abrupte Verbrennungsänderung zurückzuführen ist.

Anschließend wird in einem Schritt S117 die Fehlzündungszahl Ci2 jedes Zylinders gelöscht (Ci2←0). In einem Schritt S118 wird die gemittelte Fehlzündungszahl jedes Zylinders ermittelt in der letzten Tastperiode mit der gemittelten Fehlzündungszahl jedes Zylinders aktualisiert, die zum gegenwärtigen Zeitpunkt ermittelt wurde ← ).

Anschließend wird in einem Schritt S119 ein Vergleich zwischen der gemittelten Fehlzündungszahl jedes Zy­ linders zum gegenwärtigen Zeitpunkt und eine Fehlzündungsabnor­ malitätsentscheidungsbezugszahl vorgenommen, welche vorgegeben wurde. Wenn < erhalten wird, d. h. wenn die mittlere Fehlzündungszahl jedes Zylinders die Fehlzündungsabnormalitätsentscheidungsbezugszahl überschreitet, erfolgt eine Bewertung dahingehend, daß der zugeordnete Zylinder #i eine Fehlzündungsabnormalität hat, und der Steuerungsablauf wird mit einem Schritt S120 fortgesetzt. In diesem werden die Fehlzündungsabnormalitätsdaten des zugeordneten Zylinders #i unter einer vorbestimmten Adresse des Sicherungsarbeitsspeichers RAM 25 gespeichert, und dem Fahrer wird eine Warnung über die Fehlzündungsabnormalität dadurch gegeben, daß die Warneinrichtung, wie eine Anzeigeleuchte 29, zum Aufleuchten gebracht wird. An den Schritt S120 schließt sich der Schritt S121 an. Wenn ≦ im Gegensatz hierzu sich ergibt, wird hierdurch beurteilt, daß der zugeordnete Zylinder #i bisher keine Fehlzündungsabnormalität hatte, und an den Schritt S119 schließt sich der Schritt S121 an.

Im Schritt S121 wird der im letzten Programmdurchlauf ermittelte Brennkraftmaschinendrehzahlwert N_OLD mit der Brenn­ kraftmaschinendrehzahl N_NEW aktualisiert, die zum gegenwärtigen Zeitpunkt ermittelt wurde (N_OLD ← N_NEW), und dann wird das Programm verlassen.

In Wirklichkeit können die Fehlzündungsabnormalitätsdaten des zugeordneten Zylinders #i, die im Sicherungsarbeitsspeicher RAM (Speichereinrichtung) 25 gespeichert sind, durch den Anschluß des seriellen Monitors 31 an die elektronische Steuereinheit 21 beispielsweise in einer Wartungsstation eines Fahrzeugvertreibers ausgelesen werden. Auch können die Fehlzündungsabnormalitätsdaten, die in dem Sicherungsspeicher RAM 25 gespeichert sind, über den seriellen Monitor 31 gelöscht werden.

Zweite bevorzugte Ausführungsform

Fig. 10 zeigt ein Flußdiagramm eines Fehlzündungsbeurtei­ lungsprogrammablaufes gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung.

Hierbei sind Schritte, die ähnliche Funktionen wie die ent­ sprechenden Funktionen in der ersten bevorzugten Ausführungsform haben, mit den gleichen Zeichen wie bei der ersten bevorzugten Ausführungsform versehen und eine nähere Beschreibung derselben kann entfallen.

Bei dieser bevorzugten Ausführungsform wird die Anzahl der Fehlzündungen sequentiell für jeden Zylinder gespeichert. Wenn ferner die Fehlzündungsanzahl die maximale Zählerzahl erreicht hat, wird die maximale Fehlzündungsanzahl festgehalten und gespeichert.

Zurerst wird in einem Schritt S101 der Zylinder #i mit Ver­ brennung durch Unterscheidung erkannt. In einem anschließenden Schritt S201 erfolgt eine Unterscheidung dahingehend, ob der maximale Fehlzündungszählerzahlmerker Fi des zugeordneten Zylinders #i mit Verbrennung sich in einem Setzstatus (Fi=1) oder einem Rücksetzstatus (Fi=0) befindet. Wenn er sich im Setzstatus (Fi=1) befindet, wird der Steuerungsablauf mit einem Schritt S202 fortgesetzt, bei dem eine Anzeigeleuchte als Warneinrichtung 29 zum Aufleuchten gebracht wird, um den Fahrer vor der Fehlzündungsabnormalität zu warnen. Dann wird der Programmablauf verlassen.

Wenn andererseits der Fehlzündungszähleranzahlmerker Fi sich in einem Rücksetzstatus (Fi=0) befindet, werden die gleichen Schritte S103-S110 wie bei der ersten bevorzugten Ausführungsform durchlaufen, welche voranstehend beschrieben wurden.

Wenn dann im Schritt S110 entschieden wird, daß der zugeordnete Zylinder #i mit Verbrennungshub eine Fehlzündung hat (ΔNi-ΔN_l < ΔN_LEVEL), schließt sich hieran der Schritt S203 an. Wenn sich eine normale Verbrennung (ΔNi-ΔN_l ≧ N_LEVEL) ist, schließt sich hieran ein Schritt S112 an.

Im Schritt S112 wird der gemittelte, differenzierte Drehzahllernwert ΔN_l des zugeordneten Zylinders #i nach Maßgabe des gewichteten Mittelwerts auf dieselbe Weise wie bei der ersten bevorzugten Ausführungsform aufgefunden, und die zugeordnete Adresse des gemittelten, differenzierten Drehzahllernwertes in der Tabelle MPΔN_l wird unter Zuordnung zu den Betriebsbedingungen (angegeben durch N_NEW und Tp) aktualisiert. An den Schritt S112 schließt sich ein Schritt S204 an, in dem der maximale Fehlzündungsfehlerzahlmerker Fi zurück­ gesetzt wird (Fi←0).

Wenn im Gegensatz hierzu der Steuerungsablauf von dem Schritt S110 zu dem Schritt S203 fortschreitet, wird die Warneinrichtung, wie die Anzeigeleuchte 29, nur kurzzeitig zum Aufleuchten gebracht, um den Fahrer über das Auftreten der Fehlzündung eine Warnanzeige zu geben.

Der Fahrer erkennt die Aufleuchtfrequenz der Anzeigeleuchte od. dgl. und kann somit die Fehlzündungsverhältnisse der Brennkraftmaschine erfassen, insbesondere die Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine, unter denen die Fehlzündungen leicht auftreten.

Anschließend wird in einem Schritt S205 die Fehlzündungszahl Ci2 des zugeordneten Zylinders #i aufwärtsgezählt (Ci2 ← Ci2+1), und anschließend wird der aufaddierte Wert Ci2 unter der vorbestimmten Adresse des Sicherungsarbeitsspeichers 25 abgespeichert.

Beispielsweise wird in der Servicestation eines Wagenhändlers der serielle Monitor 31 an die elektronische Steuereinheit 21 über den Störungsdiagnosenanschluß 30 angeschlossen, um hierdurch die Daten der Fehlzündungsanzahl Ci2 des jeweiligen Zylinders, die in dem Sicherungsarbeitsspeicher 25 gespeichert sind, auszulesen, und das Fehlzündungsverhalten läßt sich dann beispielsweise unter Bezug auf ein Handbuch auswerten.

Anschließend erfolgt in einem Schritt S206 ein Vergleich zwischen der Fehlzündungsanzahl Ci2 des zugeordneten Zylinders #i und der maximalen Zählerzahl Ci2_MAX, welche zuvor vorgegeben wurde (beispielsweise FFFFH entspricht 2 Bytes). Wenn Ci2=Ci2_MAX ist, wird der Steuerungsablauf mit einem Schritt S207 fortgesetzt, und wenn Ci2<Ci2_MAX ist, wird der Steuerungsablauf mit dem Schritt C204 fortgesetzt.

Wenn der Steuerungsablauf mit dem Schritt S207 bei der Erkenntnis, daß die Fehlzündungsanzahl Ci2 die maximale Zähleranzahl Ci2_MAX (Ci2=Ci2_MAX) erreicht hat, wird diese Fehlzündungsanzahl Ci2 unter einer vorbestimmten Adresse im Sicherungsarbeitsspeicher 25 gespeichert, und die maximale Zähleranzahl Ci2_MAX wird beibehalten. In einem Schritt S208 wird der maximale Fehlzündungszählerzahlmerker Fi gesetzt (Fi←1).

In einem Schritt S209, der sich an den Schritt S208 oder S204 anschließt, wird der Brennkraftmaschinendrehzahlwert N_OLD, der unter einer vorbestimmten Adresse im RAM 24 gespeichert und zuletzt ermittelt wurde, mit der Brennkraftmaschinendrehzahl N_NEW aktualisiert, den man zum gegenwärtigen Zeitpunkt erhält (N_OLD ← N_NEW). Dann wird der Programmablauf verlassen.

Obgleich in Wirklichkeit der Brennkraftmaschinendrehzahlwert als ein Triebkraftwert bei jeder bevorzugten Ausführungsform eingesetzt wird, kann er auch durch einen Zeitraum, eine Winkelgeschwindigkeit oder eine Winkelbeschleunigung ersetzt werden.

Wie sich der voranstehenden Beschreibung entnehmen läßt, erhält man bei der vorliegenden Erfindung ausgezeichnete Wirkungen. Da eine Triebkraftänderungsrate dadurch ermittelt wird, daß die Triebkräfte in den Bereichen, in denen keine Arbeit bei der Verbrennung verrichtet wird, verglichen werden, geht ein Schwankungsfaktor der Drehzahl, der auf den Verbrennungdruck eines anderen Zylinders zurückzuführen ist, nicht in dieses Vergleichsergebnis ein. Daher lassen sich die beiden Triebkräfte unter denselben Verbindungen vergleichen, und der Verbrennungszustand eines zugeordneten Zylinders läßt sich genau aus der Triebkraft­ änderungsrate erfassen.

Darüber hinaus wird die vorstehend angegebene Triebkraft­ änderungsrate mit einem gemittelten Triebkraftänderungs­ ratenlernwert unter den gleichen Betriebsbedingungen bei dem zugeordneten Zylinder verglichen, und der erhaltene Wert bei dem Vergleich wird mit einem Fehlzündungsbeurteilungswert verglichen, so daß man hierdurch relativ genau einen Fehlzündungszustand erfassen kann. Somit lassen sich Fehl­ zündungsbeurteilungen unter Berücksichtigung der Verbren­ nungscharakteristika der einzelnen Zylinder mit hoher Ge­ nauigkeit und auf effektive Weise vornehmen, wobei diese Beurteilung nicht nur unbeeinflußt durch die Verbrennungs­ unterschiede bei den Zylindern, sondern auch unbeeinflußt durch Herstellungsabweichungen bei den einzelnen Brennkraft­ maschinen ist.

Claims (6)

1. Fehlzündungsdiagnosevorrichtung für eine Brennkraft­ maschine (1) mit einer Kurbelwelle (1b) mit einem Kurbel­ winkelsensor (16) zum Detektieren des Kurbelwinkels der Kurbelwelle (1b) und zum Erzeugen eines Kurbelwinkelsignals, mit einer Nockenwelle (1c) mit einem Nockenwinkelsensor (18) zum Detektieren der Nockenposition der Nockenwellen (1c) und zum Erzeugen eines Nockenwinkelsignals und mit einer Steuereinrichtung (21), die auf den Kurbelwinkel und den Nockenwinkel zur Steuerung des Zündzeitpunkts der Brennkraftmaschine (1) anspricht, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (21) aufweist:
einen Drehzahländerungsdetektor (M1) zum zylinderselektiven Ermitteln einer Drehzahldifferenz (ΔN_i) zwischen der Drehzahl N_OLD und N_NEW, die während eines Arbeitsspiels in um 180° beabstandeten Bereichen vor und nach dem oberen Totpunkt des Verbrennungshubes, in denen keine Arbeit durch die Verbrennung verrichtet wird, ermittelt werden,
eine Drehzahlvergleichseinrichtung (M2) zum Vergleichen der Drehzahldifferenz (ΔN_i) mit einem gemittelten Dreh­ zahllernwert (ΔN_l), der für den zugeordneten Zylinder (#i) unter Zuordnung der Betriebsbedingungen aus einer Wertetabelle (MMPΔN_l) ermittelt wird,
eine Fehlzündungsbeurteilungseinrichtung (M3) zum Vergleichen des Vergleichsergebnisses der Drehzahlvergleichseinrichtung (M2) mit einem vorgegebenen Fehlzündungsbeurteilungswert (ΔN_LEVEL) unter Zuordnung zu den Betriebsbedingungen, die den Zündzustand für jeden Zylinder (#i) beurteilt und gegebenenfalls ein Fehlzündungssignal erzeugt,
eine Setzeinrichtung (M4) zum Setzen eines neuen gemittelten Drehzahllernwerts (ΔN_l) auf der Basis der Drehzahl­ differenz (ΔN_i) des zugeordneten Zylinders beim Nor­ malbetrieb und des alten gemittelten Drehzahllernwerts (ΔN_l), um diesen in der Wertetabelle (MMPΔN_i) für den ge­ mittelten Drehzahllernwert (ΔN_l) des zugeordneten Zylinders zu aktualisieren, und
eine auf das Fehlzündungssignal ansprechende Warneinrichtung (25, 29, 30, 31).

2. Fehlzündungsdiagnosevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kurbelwinkelsensor (16) einer Kurbelscheibe (15) zugeordnet ist, auf deren Umfang eine Mehrzahl einer geradzahligen Anzahl von Vorsprüngen oder Schlitzen (15a-15c) zur Angabe des Kurbelwinkels diametral symmetrisch angeordnet sind.

3. Fehlzündungsdiagnosevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Nockenwinkelsensor (18) einer Nockenscheibe (17) zugeordnet ist, auf deren Umfang eine Mehrzahl von Nockenvorsprüngen oder Schlitzen (17a-17c) zur Angabe der Nockenposition in einem vor­ bestimmten Winkelabstand voneinander angeordnet sind.

4. Fehlzündungsdiagnosevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Unterscheidungseinrichtung (S101), die auf das Kurbelwinkelsignal und das Nockenwinkelsignal zur Unterscheidung eines Zylinders (#i) mit Verbrennungshub anspricht und ein Zylinder­ nummernsignal erzeugt.

5. Fehlzündungsdiagnosevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Warneinrichtung (25, 29, 30, 31) eine Einrichtung zum Speichern einer Anzahl von Fehlzündungen (Ci2) unter Zuordnung zu einem Zylinder (#i) und zur Anzeige einer Fehlfunktion der Brennkraftmaschine (1) aufweist.

6. Fehlzündungsdiagnosevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Fehlzündungsbeurtei­ lungswert (ΔN_LEVEL) aus einer zweiten Wertetabelle (MMPΔN_LEVEL) ausgelesen wird.